分析及維修豐田卡羅拉雙可變氣門正時系統

m.guilinhy.com 來源：互聯網作者：俠名類別：汽車構造維修時間：2012-10-14

本文以卡羅拉1.6L 車型為例，它搭載的豐田1ZR-FE 發動機擁有雙VVT-i 進排氣系統，最大功率達到了91kW，甚至超過許多普通1.8 或2.0L 發動機指標；最大扭矩達到了157N·m，具備強大的動力性能。這款具有雙VVT-i 進排氣系統的發動機，在急加速時，由于進氣量的加大，也使得汽油的燃燒更加完全，實現低油耗、低排放的目的。

雙可變配氣正時系統（DualVVT-i）的特點是發動機ECU 可根據發動機的轉速、負荷、溫度狀態及車速信號發出控制指令，通過油壓來推動進、排氣凸輪軸相對于正時鏈條轉動一個角度，以獲得最佳配氣正時，從而在所有轉速范圍內增大扭矩、提
高燃油經濟性并減少廢氣排放。

一、雙VVT-i 系統結構原理
（一）主要元件的結構

如圖1所示，豐田卡羅拉汽車雙VVT-i 系統主要由曲軸位置傳感器、空氣流量計、節氣門位置傳感器、進氣側VVT 傳感器、排氣側VVT 傳感器、水溫傳感器、車速傳感器、ECM、進氣凸輪軸正時機油控制閥（進氣側OCV）、排氣凸輪軸正時機油控制閥（排氣側OCV）和進、排氣VVT-i 控制器等組成。

VVT-i 控制器

豐田汽車的VVT-i 控制器根據原理不同，可分為葉片式和螺旋齒套式。卡羅拉汽車采用葉片式控制器，其基本組成包括殼體、鏈輪、葉片和鎖銷組件。圖2所示為進氣凸輪軸上的控制器，圖3所示為排氣凸輪軸上的控制器。

VVT-i 控制器殼體內加工有4個葉片槽，葉片固定在凸輪軸上嵌裝在葉片槽內，葉片的寬度小于殼體內圓上的葉片槽寬度，與殼體裝配后葉片可在殼體的葉片槽內來回轉動。每個葉片將殼體上的每個槽隔成2 個工作腔，即提前工作腔和延遲工作腔。鏈輪與殼體接合端內側加工有與工作腔對應的油槽，一端與相應的工作腔連通，另一端通過凸輪軸上的2條油道與凸輪軸正時機油控制閥連通。鏈輪與殼體通過螺栓連接為一個整體，由曲軸正時鏈輪通過正時鏈條驅動。由以上描述可知，由于凸輪軸與曲軸之間不再是直接通過正時鏈條相連，凸輪軸可相對于正時鏈輪轉動，即相對于曲軸位置改變凸輪軸位置，從而實現配氣正時的改變。

鎖銷組件由鎖銷和彈簧組成，鎖銷和彈簧裝在葉片內，當發動機熄火時，葉片處于最大延遲狀態，在彈簧力的作用下，鎖銷的一部分被推入鏈輪上的鎖銷孔，將葉片和鏈輪鎖定在一起，保證進氣凸輪軸處于最大延遲狀態，以維持起動性能及避免發動機剛起動時葉片及外殼之間發生撞擊。鏈輪鎖銷孔有油道與控制油路相連，發動機工作時，壓力機油進入鏈輪鎖銷孔，鎖銷壓縮彈簧而退入葉片鎖銷孔，葉片與鏈輪之間可相對轉動。

2.凸輪軸正時機油控制閥
凸輪軸正時機油控制閥的作用是根據發動機ECU 的占空比控制指令控制滑閥位置，從而控制通往VVT-i 控制器提前工作腔或延遲工作腔的油流方向和流量。控制閥由柱塞、電磁線圈、滑閥、回位彈簧及套管等組成，進氣側凸輪軸正時機油控制閥的結構如圖4所示，排氣側機油控制閥的提前側和滯后側與此相反。

控制閥套管上有一個與發動機潤滑系統主油路相連的進油口、一個通往VVT-i 控制器提前工作腔的出油口、一個通往VVT-i 控制器延遲工作腔的出油口及2 個回油排放口。發動機熄火時，滑閥在彈簧力作用下處于最右端（最延遲狀態），則延遲側出油口與壓力油相通，提前側出油口與左排放口相通；發動機工作時，滑閥往前移動，則延遲側出油口與右排放口相通，提前側出油口與壓力油相通。
滑閥的移動量取決于ECU 發出的占空比指令。

（二）系統工作原理
卡羅拉發動機雙VVT-i 系統在發動機各工況下的控制目標（圖5）：起動時，進排氣門處于最大延遲狀態以提高起動性能；怠速時，消除進排氣門重疊以減小進氣側回火，穩定怠速轉速，提高燃油經濟性；低溫、低速、低負荷時，消除進排氣門重疊以減小進氣側回火，確保發動機穩定性；中負荷時，增加進排氣門重疊來提高內部EGR，以減小泵氣損失，提高燃油經濟性，改善排放控制性能；高負荷時，在低速到中速范圍內，減小進氣門遲閉角以提高充氣效率，提高低速到中速范圍內的扭矩；高負荷時，在高速范圍內，增大進氣門遲閉角以提高充氣效率，提高輸出功率。

1.提前
由發動機ECU 所控制的進氣凸輪軸正時機油控制閥處于圖6所示狀態，排氣凸輪軸正時機油控制閥處于圖7所示狀態時，壓力機油通過凸輪軸、葉片進入提前工作腔，油壓推動葉片和凸輪軸向配氣正時的提前方向旋轉。